Раздел 1. Краткая характеристика современных способов производства сырья для смс

Широко известными моющими средствами являются мыло и натриевые соли жирных кислот. Однако они обладают существенными недостатками, а именно: в жесткой воде образуют кальциевые и магниевые соли жирных кислот, не растворимые в воде, которые при стирке оседают в виде клейких хлопьев на стенках оборудования для стирки и тем самым затрудняют ее. Кроме того хлопья оседают и на тканях, делают их хрупкими, ломкими, в результате чего происходит их ускоренный износ и ухудшается качество стирки. Мыло в водных растворах гидролизуется, образуется щелочная среда, в которой нельзя стирать шелковые и шерстяные ткани. Оно не может применяться и в кислых средах, так как это приводит к его разложению и образованию жирных кислот.

Синтетические моющие средства лишены этих недостатков. Они производятся на основе продуктов нефтехимической и нефте­перерабатывающей промышленностей и позволяют заменить пи­щевые жиры, которые используются для изготовления мыла.

CMC, в состав которого в качестве основного компонента вхо­дят линейные алкилбензолсульфонаты, обладают хорошей рас­творимостью в воде любого качества, отличными моющими свой­ствами, технологичностью изготовления, экологической безопас­ностью за счет хорошей биоразлагаемости. За последние 30 лет CMC получили широкое распространение в мире. Моющие средст­ва обладают свойствами поверхностно-активных веществ, обус­ловленные строением их молекул, в которых присутствуют гидро­фильная и гидрофобная (полярная и неполярная) группы. Гидрофильность обуславливается наличием в составе моющего вещест­ва полярных групп 0S0₃S0₃ или групп, содержащих азот, напри­мер NH₂, NH-CO и др. Наличие этих групп придает поверхност­но-активным веществам хорошую растворимость. Гидрофобность — свойство, присущее всем углеводородам жирного и жирноароматического ряда.

Важнейшими характеристиками моющего вещества являют­ся: хорошая смачиваемость тканей, способность вызывать диспер­гирование загрязнений, хорошее эмульгирование и пенообразование, способность удерживать загрязнения, не допуская их повтор­ного оседания на поверхность.

Для производства CMC используются различные химические вещества, каждое из которых выполняет свою функцию в товар­ных продуктах — стиральных порошках, шампунях, средствах для мытья посуды и чистки, предлагаемых потребителям в мага­зинах. Одним из компонентов любого CMC является вещество, ко­торое выполняет собственно моющую функцию, так называемое поверхностно-активное вещество. Эти вещества, в зависимости от того, какой главный компонент является активным действую­щим агентом в водном растворе, подразделяются, в порядке убы­вания объема их производства, на анионоактивные, неионогенные, катионоактивные и амфотерные.

Основными методами, производства ЛАБ, используемыми в настоящее время в промышленности, являются:

• хлорирование н-парафинов с последующим алкилированием бензола хлорпарафином в присутствии хлористого алюминия:

• н-парафин + С1₂  хлорпарафин + НС1,

• хлорпарафин + бензол  алкилбензол + НС1;

• хлорирование н-парафинов с последующим дегидрохлорированием и алкилированием бензола полученными олефинами в присутствии катализатора — хлористого алюминия;

• дегидрование н-парафинов в олефины с последующим алкилированием ими бензола в присутствии катализатора — фтористого водорода.

Первые два метода устарели и требуют больших затрат. Третий метод, разработанный фирмой UOP в 60-х годах, является экономически более выгодным. Поэтому, начиная с конца 60-х годов, строились установки, работающие только по этому методу. До середины 60-х для производства алкилбензола в качестве сырья использовались бензол и тетрамеры пропилена. В результате алкилирования получали изододецилбензол, который имел низкую биохимическую разлагаемость (т.е. способность разлагаться в естественных объемах под действием имеющихся там микроорганизмов на простейшие химические соединения — углекислый газ, воду и сульфаты), что привело со временем к накоплению природных ПАВ, произведенных на его основе, и необходимости принятия экстренных мер по его замене в композициях CMC. Фирма предложила для производства моющих средств использовать олефины нормального строения, поскольку полученные из алкилбензолсульфонаты обладают удовлетворительной скоростью биохимического разложения в сточных водах, вследствие чего при их использовании не загрязняются водоемы и не нарушается работа очистных сооружений. С 1996 г. в промышленности освоен новый метод производства ЛАБ, так называемый процесс Детол, разработанный совместно фирмами Petpesa (Испания) и UOP, основанный на алкилировании бензола олефинами нормального строения при использовании вмес­то вредного катализатора HF нового твердого катализатора.

ЛАБ сам по себе не является поверхностно-активным вещест­вом, поэтому его подвергают сульфированию — присоединению молекулы серного ангидрида SO₃, в результате чего получается АБСК — алкилбензолсульфокислота:

• RArH + HOSO3HRArSO3H + Н₂0

• RArH + S0₃RArSO3H

,где R — углеводородный радикал от С₁₀ до С₁₄, АгН — бензол.

АБСК может использоваться как компонент CMC только после ее нейтрализации различными щелочами или другими основани­ями, например, триэтаноламином, с целью получения нейтраль­ного или слегка щелочного продукта:

• RArSO3H + NaOH RArSO3Na + Н₂0

• RArSO3H + N(C₂H₅OH)₃  RArS0₃NH(C₂H₅0H)₃.

Присоединение серного ангидрида может осуществляться раз­личными способами. Раньше в промышленности был распростра­нен метод сульфирования олеумом — серной кислотой с раство­ренным в ней серным ангидридом. В результате получался про­дукт невысокого качества, в котором присутствовало большое ко­личество продуктов побочных реакций. Для получения стираль­ных порошков с хорошим цветом приходилось подвергать данный продукт дополнительной обработке.

Более прогрессивным стал метод сульфирования ЛАБ газооб­разным серным ангидридом в, так называемых, реакторах пле­ночного типа, которые были разработаны и внедрены в промыш­ленность чуть более 30 лет назад фирмами Bollestra, Chemithon и др. В таких реакторах получается продукт высокого качест­ва, и данный метод производства в настоящее время является ос­новным в промышленности.